模量是復(fù)合材料在不斷增加的應(yīng)力情況下的彈性的量度。換句話說，模量表示復(fù)合材料層壓板會移動或彎曲多少。這定義并表征了復(fù)合材料在加載和變形方面的剛度和剛性，為設(shè)計高性能復(fù)合材料之間的一切或簡單地使您的下一個復(fù)合材料設(shè)計更有效提供了基本構(gòu)件。該模量取自固化復(fù)合材料或材料樣品。

某些材料的彈性模量可能很高，用眼睛就能輕易看到。例如，拿一根橡皮筋，用手對其施加力。當(dāng)材料受到負(fù)載時，橡皮筋很容易拉伸。在最終斷裂之前，它可能會拉伸到原始長度的 10 倍。大多數(shù)復(fù)合層壓板處于模量譜的另一端，因為它們在最終斷裂之前通常不會彎曲太多。用碳纖維、凱夫拉或玻璃纖維制成的傳統(tǒng)復(fù)合材料通常與鋁、鋼或混凝土等材料進(jìn)行比較，因為它們不像橡膠、尼龍或 ABS 等更具延展性或塑料性質(zhì)的材料那樣彎曲或變形。一些復(fù)合層壓板設(shè)計為低模量，在受到?jīng)_擊時會彎曲，例如漂移車車身面板吸收能量并在撞到墻壁后神奇地“彈回”原位。其他則采用超高模量碳纖維設(shè)計，在需要加固時提供無與倫比的剛度。

復(fù)合層壓板或結(jié)構(gòu)的三點彎曲試驗或彎曲試驗很好地說明了模量是什么以及它為什么如此重要。這種復(fù)合層壓板樣品的破壞性試驗測量了隨著負(fù)載隨時間增加而產(chǎn)生的變形。樣品復(fù)合材料受到測量的增加應(yīng)力（負(fù)載），同時測量材料的變形。隨著應(yīng)力的增加，材料會變形，直到失效或斷裂。然后將信息轉(zhuǎn)換為類似于應(yīng)力/應(yīng)變曲線的圖形。

記錄的抗彎強(qiáng)度是樣品開始斷裂前施加的最大應(yīng)力。模量則簡單地定義為該極限強(qiáng)度除以變形量。模量也表示為應(yīng)力/應(yīng)變曲線的斜率。斜率越陡，表明高模量層壓板越硬，越“脆”，而斜率越平緩，表明層壓板剛性越小，越“塑性”。

表面上看，彎曲模量相當(dāng)簡單。除了模量之外，這些測試還揭示了復(fù)合材料樣品的失效機(jī)制，并進(jìn)一步從分子水平上解釋了纖維和樹脂的化學(xué)性質(zhì)。

設(shè)計時考慮模數(shù)

復(fù)合材料是織物和樹脂之間共享特性的混合物。每種材料的選擇都會對復(fù)合材料的設(shè)計及其模量產(chǎn)生影響。以下是決定您是獲得高模量還是更柔韌的復(fù)合層壓板的一些因素。這可能有助于讓您的下一個零件設(shè)計有效地滿足您的需求。

纖維類型和方向

在選擇使用碳纖維、凱夫拉纖維、玻璃纖維還是混合織物時，重要的是查看復(fù)合材料的典型機(jī)械性能的技術(shù)信息并將其與其他選擇進(jìn)行比較。層片取向?qū)τ趯崿F(xiàn)任何復(fù)合材料所需的剛度特性至關(guān)重要，因為平衡的鋪層對于通過層壓板的橫截面實現(xiàn)一致的機(jī)械性能至關(guān)重要。添加單向增強(qiáng)層將增加層壓板在鋪層方向上的剛度。

碳纖維無疑是提供剛度和強(qiáng)度的最佳增強(qiáng)材料。它將保持尺寸穩(wěn)定性直至失效。雖然碳纖維的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過極限強(qiáng)度，但它的剛度可與鋁媲美。唯一的缺點是碳纖維會在沒有太多警告的情況下突然失效，通常是災(zāi)難性的。

凱夫拉纖維以吸能著稱，但在某種程度上與剛性相反，因為它的剛性只有碳纖維的一半。與使用相同樹脂的碳纖維相比，凱夫拉纖維層壓板的彎曲度要大得多。因此，凱夫拉纖維通常是漂移車車身面板等應(yīng)用中的首選材料，在這些應(yīng)用中，擋泥板需要吸收突然的能量。當(dāng)與柔性樹脂搭配使用時，部件會經(jīng)受住沖擊，然后碎裂并需要更換。

就相對剛度而言，玻璃纖維的模量最低。當(dāng)使用玻璃纖維進(jìn)行設(shè)計以提高剛度時，需要更多的織物來提供堅硬的層壓板。然而，當(dāng)將預(yù)算和剛度進(jìn)行比較時，玻璃纖維的成本因素仍然使其成為一種很好的織物選擇，因為它經(jīng)常被添加到塑料中以增強(qiáng)部件的剛度和強(qiáng)度。

混合 織物通常有助于利用一種纖維的最佳特性來補充另一種纖維；眾所周知，碳纖維/凱夫拉纖維混合物可以為復(fù)合材料增加柔韌性，凱夫拉纖維為碳纖維提供了強(qiáng)化骨架。它還可用于汽車工業(yè)，用于制造前保險杠等部件。

樹脂

環(huán)氧樹脂在強(qiáng)度和剛度方面通常具有最高的性能。雖然大多數(shù)環(huán)氧樹脂都是根據(jù)工藝（層壓、灌注、預(yù)浸料等）配制或設(shè)計的，但樹脂的主要目的是有效“利用”織物的特性以滿足所需的要求。

關(guān)于模量，有些樹脂具有增強(qiáng)的剛度能力，而另一些則專為能量吸收和靈活性而設(shè)計。

眾所周知，聚酯樹脂對玻璃纖維的潤濕性非常好，是一種性價比極高的復(fù)合材料部件基體。然而，聚酯樹脂的剛度不如配方環(huán)氧樹脂。

核心的增加也將顯著提高模量，為任何復(fù)合結(jié)構(gòu)增加相當(dāng)大的剛度。